就在今天（中秋节）上午，中国科学家利用年初发射的“爱因斯坦探针”（EP）卫星上搭载的“风行天”空间X射线望远镜（FXT），从太空传回完整的X射线满月图像。这是中国科学家首次用自己研发的空间望远镜观测得到的完整月亮的X光照片。

“风行天”空间X射线望远镜是由中国科学院高能物理研究所陈勇团队牵头、联合中国科学院理化技术研究所研制的，欧空局（ESA）和德国马普地外物理研究所（MPE）也参与其中。



▲“风行天”X射线望远镜中秋节拍摄的月球X射线图像

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神秘面纱难以“撕破”

在X射线能段给月亮拍照，非常困难。

太阳发出的X射线能激发月面元素产生X射线荧光辐射。由于不同元素的X射线特征能量是不同的，通过研究月面不同能量的X射线图像，可揭示多种元素在月面的分布。

然而，X射线辐射无法穿透地球大气层，因此无法在地面探测。另一方面，X射线很难被聚焦成像，一般只能利用掠入射聚焦，造成X射线望远镜的视场很小，通常只有20角分左右，不能覆盖整个月亮。

为此，科学家通常使用X射线卫星，在大气层外进行观测，但是至今尚未成功拍摄到完整的X射线满月图像，月球就像被蒙上了一层神秘面纱。

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时机来临 万事俱备

目前处于太阳活动峰年，太阳耀斑频繁爆发。当有太阳耀斑发生时，太阳的X射线流量会急剧增高，能谱变硬，月面的X射线辐射也会随之增强。这给拍摄月面X射线照片提供了有利条件。

难能可贵的是，今年中秋节恰逢月亮处在地月轨道的近地点附近，距地球最近处仅357400公里，此时月亮比普通满月面积增大约14%，视直径达33.4角分，而且亮度更高，因而被称为“超级月亮”。这是拍摄清晰月球X射线照片的好时机。

不过，要拍摄“超级月亮”的完整X射线照片，需要满足以下几个条件：

● 卫星需要有对月跟踪能力，即根据月球星历，随时调整望远镜指向，使月球一直处在视场中心。

● 望远镜要有足够大的视场（视场直径至少要大于33.4角分），这样才可能拍摄到完整的月球照片。

● 望远镜要有较高的角分辨，这是拍到清晰图片的重要前提。

● “超级月亮”的可见光辐射很强，探测器前方需要有较厚的遮光膜遮挡可见光，同时要能透过X射线。

● 探测器能量分辨要好，这样才能得到不同元素的X射线荧光图像，进而研究各元素的月面分布。



▲“爱因斯坦探针”卫星

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“风行天”拍下“超级月亮”

“风行天”满足拍摄“超级月亮”所有要求，是揭开月亮神秘面纱的最佳选择。

它采用多层嵌套的Wolter-1型金属聚焦镜，焦平面探测器采用并行读出的成像探测器。

“风行天”的成像视场为正方形，边长约是月亮直径的2倍，从而可以把“超级月亮”一览无余。“风行天”的角分辨很高，约为20角秒，对应月球上直径约为37公里的圆形区域。“风行天”还配有滤光转轮，上面有多种遮光膜可供选用，其中“中膜”遮挡可见光能力较强，在观测“超级月亮”时，可选用中膜。

与国际上在轨运行的其他X射线卫星相比，爱因斯坦探针卫星搭载的“风行天”同时拥有较好的X射线能量分辨和较高的有效面积，可以揭示氧、铁、镁、铝和硅等元素在月表的分布。

“今夜月明人尽望，不知秋思落谁家”。“风行天”在中秋节时段对月球进行了X射线观测，并成功传回了清晰的完整月面的X射线照片，从另一个视角与大家分享中秋赏月的乐趣。EP卫星科学团队正在进行数据分析处理，期待在月球相关科学研究中产出丰硕成果。



▲“风行天”空间X射线望远镜